Некоторые экологические проблемы, связанные с низким КПД тепловых двигателей:

• Неполное и неравномерное сгорание топлива. 2 В результате в атмосферу выбрасываются углекислый газ, азотные, серные и другие соединения. 1
• Уменьшение содержания кислорода в воздухе. 1 При сжигании топлива используется кислород из атмосферы, вследствие чего его количество в воздухе постепенно уменьшается. 1
• Повышение температуры окружающей среды. 3 При работе тепловых двигателей в качестве холодильника используется окружающая среда (атмосферный воздух и вода открытых водоёмов), в результате чего происходит «тепловое загрязнение». 3

Кроме того, некоторые тепловые электростанции требуют большого количества воды для охлаждения, что может привести к истощению водных ресурсов и повышению температуры воды, что вредно для экосистем в водных бассейнах. 4